HU09-0015-A1-2013 Élelmiszeripari zöld innovációs program megvalósítása EEA Grants Norway Grants IPARI CÉLÚ CSAPADÉKHASZNOSÍTÁS a Gastor Baromfi Kft-nél Dr. Kovács Elza egyetemi docens Debreceni Egyetem MÉK Víz- és Környezetgazdálkodási Intézet
Előzmények Gastor Baromfi Kft. baromfifeldolgozó üzeme EKHE 7. Erőforrások felhasználása c. pontja szerinti felülvizsgálat energia felhasználás csökkentése és hatékonyabbá tételének lehetősége a telephelyen felhasznált összes vízmennyiség csökkentésének lehetősége Módosított engedélyes tervdokumentáció: csapadékvíz gyűjtése homokfogóval megoldott mechanikai tisztítás szervesanyag-feldúsulás és berothadás megelőzésére levegőztetés lehetséges felhasználás: göngyöleg mosása és az evaporatív kondenzátorok hűtése HU09-0015-A1-2013
Ipari csapadékvíz-hasznosító rendszer Cél: Élelmiszeripari üzemi csapadékvíz-hasznosító rendszer tervezése K+F+I tevékenység keretében, beruházás megvalósítása, automatizált, vezérelhető, gyűjtő, tároló, előkezelő és elosztó rendszer üzembe helyezése Jelenlegi ivóvíz minőségű hűtővíz csapadékvízzel való részleges kiváltása Környezeti előny: csökkentett vízfelhasználás, hőcserélők élettartamának növelése HU09-0015-A1-2013
Projektcélok DE Mennyiségi és minőségi igények és alternatív hasznosítási technológiai pontok felmérése csapadékhasznosításra. Anyag- és energiamérleg számítás és optimalizálás a hőcserélők vízigényének biztosítására csapadékhasznosítás mellett Ipari csapadékvíz-hasznosító rendszer: Vízminőségi igénykritériumok alapján a csapadékvíz-tisztítási technológia, valamint monitoring hálózat megtervezése Csapadékhasznosítással összefüggő rendszerparaméterek optimalizálása a próbaüzem során. Csapadékvíz-hasznosító rendszer folyamat-monitoringja normál üzemben. Teljes csapadékvíz-hasznosító rendszer monitoringja, csapadékhasznosító rendszer finomhangolása. HU09-0015-A1-2013
Projektcélok Gastor Baromfi Kft. Vízminőségi igénykritériumok meghatározása. Csapadékvízhasznosító rendszer műszaki tervezése. Monitoring rendszer kiépítése Csapadékvíz-hasznosító rendszer megépítése Teljes csapadékvíz-hasznosító rendszer üzembehelyezése, rendszer-monitoring üzembehelyezése, próbaüzem, teljes üzem HU09-0015-A1-2013
Alternatív hasznosítási pontok Technológiai víz-igény üres rekeszek mosása (előmosó, főmosó, fertőtlenítő), Bátortrade Kft. biogáz-termelő üzeméből 75 C hőmérsékletű víz, gázkazánnal ráfűtés hús-előhűtés: ammóniás hűtési rendszer, (evaporatív kondenzátor) megfelelően kezelt, lágyított víz igény Jelenlegi vízellátás: vezetékes ivóvíz, vízkeménység állandó HU09-0015-A1-2013
Csapadékvíz-minőség Változó BFT Min. BFT Max. GMT Min. GMT Max. SZT Min. SZT Max. * ** ph 5,6 6,2 5,7 6,3 4,8 5,9 6,5 9,5 6,5-8 Vezetőkép., us/cm 25 38 19 50 15 41 <2500 <500 Redoxipotenciál, mv 34 70 27 67 49 112 Keménység, mg/l 18 18 18 36 18 18 5 35 BOI5, mg/l 5,0 7,5 4,0 8,5 4,0 16,0 <4 Lebegőanyag, ug/l 79 97 77 125 80 83 Zavarosság, NTU 2,3 3,3 2,1 6,3 2,9 4,2 BFT: baromfifeldolgozó tetőzete; GMT: göngyölegmosó tetőzete; SZT: szabadtéri mintavétel *201/2001. (X.25.) Kormányrendelet; **MSz 12749 szerinti kiváló állapot A biogáz hőtartalmának technológiai melegvízként való hasznosításával egybekötött csapadékvíz-hasznosításhoz nem kedvező a hozzákevert csapadékvíz (BOI 5 ) Az ammónia rendszer vízigényének lágyvízzel történő részleges kiváltása előnyös (párolgási veszteség miatt sókoncentráció-növekedés, vízkőkiválás okozta hőátadási hatásfokromlás)
Csapadékvíz-mennyiség Évi csapadékmennyiségek átlaga: 50 éves idősor alapján 589,7 mm/év; 100 éves idősor alapján 566 mm/év havi csapadékátlag 50 mm (mm) 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 100éves havi csapadékátlagok, valamint ezek százalékos aránya (%) a csapadékmennyiség 100 éves átlagában (Nyírbátor) 61,7 75,7 63,5 58,8 38,7 35,1 31,9 43,3 42,7 41,9 6,6 6,0 5,4 7,3 10,5 12,8 10,8 10,0 48,1 48,3 7,2 7,1 8,2 8,2 Átlag % Legkevesebb: január-február-március, ez havonta az éves csapadékmennyiség 5,4-6%-a. Hónap
Csapadékvíz-mennyiség Csapadékeloszlás, szélsőséges csapadékesemények Az eltérés jellege Az eltérés sorrendje év Csapadék(mm) kiugró magas kiugró alacsony 1 2001 115 2 1897 86 3 1962 86 4 1988 76 5 1987 69 1 1903 0 2 1974 1 3 1973 3 4 1953 3 5 1950 3 Az eltérés jellege Az eltérés sorrendje év Csapadék(mm) kiugró magas kiugró alacsony 1 1974 233 2 1965 204 3 1953 190 4 1973 168 5 1954 164 1 1950 9 2 1931 11 3 1968 13 4 2000 20 5 1994 24
Mennyiségi vízigény Tetőfelületek nagysága 7402 m 2, lefolyási tényező: 0,9; azaz 3767 m 3 /év csapadékmennyiség gyűjthető göngyölegmosás technológiai melegvíz-igénye: 64m 3 /nap, éves szinten 16%-a lehet biztosítható az összegyűjthető csapadékmennyiséggel a folyamatos vízáramhoz való hozzákeverés aránya a rendelkezésre álló csapadékmennyiségtől függ evaporatív kondenzátorok vízigénye: 2400 l/h térfogatáram, éves hűtővíz-igény 9500 m 3 párolgási veszteség 20%, víz-visszaforgatás nincs 40%-a váltható ki csapadékvízzel
A csapadékvíz-hasznosítás energiamérlege Többlet energiafelhasználás: csapadékvíz-gyűjtő és elosztó rendszer működtetése átemelő medencébe torkoló csatornák mértékadó vízhozama Q = 49 l/s mértékadó hozam 10 perces csapadékra: 29,4 m 3 víz szabad tározókapacitás V = 7,8 m 3 21,6 m 3 vizet kell átemelni 36 l/s vízszállító képességű szivattyúteljesítmény szükséges szervesanyag-feldúsulás megelőzése: diffúzor 40 m 3 /h légkompresszor-kapacitás (p = 10 bar) szükséges
Méretezés csapadékgyûjtõ Plan: 01 2015.05.26. 0.137 0.098 0.001 0.076 0.051 0.001 Legend WS PF 1 WS PF 2 WS PF 4 Ground Bank Sta 0.02 0.032 0.023 vízszállító képesség és a vízsebesség 0.170 zárt csatornák vízszállításának meghatározása hidraulikai modellezés keresztszelvény méretezése nyomóvezeték méretezése gépegységek méretezése típusjavaslatok (teljesítmény, telepítés, karbantartás): FLYGT CP3127 típusú búvárszivattyú JÄGER típusú diffúzor Aerzen GM típusú légkompresszor 0.152 0.001 0.089
Műszaki terv A csapadékvíz standard minőségi jellemzői közül az összes sótartalom, a BOI és a ph értékek térnek el a jelenlegi technológiai vízhez képest. Ha a csapadékvizet jellemző savas kémhatást csak a széndioxid okozza, az diffúzorral kezelhető. A levegőztetés a csapadékvíz BOI-tartalmát is csökkenti, ami esetenként eléri a közepesen terhelt szintet. Technológiai szempontból a tervezett szivattyúk a 10 perces csapadékra vonatkozó mértékadó vízhozam 100%-át át tudják emelni. A szükséges kompresszorok és levegőztetők a kereskedelmi forgalomban rendelkezésre állnak. A csapadékvíz-gyűjtő hálózatban modell-szimulációk alapján a rendszerben kockázatos hidraulikai tartományok nem alakulnak ki.
Környezeti teljesítmény BAT, ipari hűtőrendszerek a rendelkezésre álló hűtőközeg mennyisége, minősége és költségei rendelkezésre álló hely (berendezések alapterülete, magassága, súlya) a vízminőségre és a vízi élőlényekre gyakorolt hatás a levegő minőségére gyakorolt hatás meteorológiai körülmények vegyi anyagoknak a vízbe bocsátása hő- és zajkibocsátás az épület illeszkedése a környezetbe a hűtőrendszerek, szivattyúk, csővezetékek és a vízkezelés tőkeköltsége a szivattyúk és a vízkezelés működési költsége a javítás és karbantartás éves költsége működési paraméterek (minimális élettartam, évi üzemórák száma, átlagos terhelés)
Környezeti teljesítmény Hűtővíz-fogyasztás: recirkulációs hűtőrendszerekben nő a koncentrációs tényező, lerakódások megelőzése (több vegyi adalékanyag hűtővíz előkezelésével, vagy a párologtató medencék és a különböző ipari egységek vízellátó rendszerének összekapcsolásával) átfolyó rendszerűek, vízfelhasználásuk jelentős pl. evaporatív kondenzátorok A csapadékvíz gyűjtő és kezelő rendszerhez kapcsolva a hűtőrendszeren átvezetett vezetékes ivóvíz-igény csökken Energiaigény: energiafelhasználás függ a vízmennyiségtől és a vízkivétel helyétől. csapadékvíz-hasznosítás esetében a csapadékvíz-gyűjtő és elosztó hálózat működtetéséhez szükséges szivattyúk és légbefúvók energiaigénye révén nő Környezeti hőterhelés: megfelelő felület és tartózkodási idő és/vagy előhűtés
Környezeti teljesítmény A vízminőségből eredő problémák: a hűtőberendezés korróziója, amely szivárgáshoz vezethet vízkőképződés, amely a hőátadás hatásfokát csökkenti Adalékanyag kibocsátás csökkentése: a környezetet kevésbé károsító vegyi kezelés a vegyi anyagok leghatékonyabb módon való alkalmazása a vízkezelés szükségességének csökkentése
Környezeti teljesítmény Hígító hatása a csapadékesemények függvényében változó mértékben ugyan, de az összes oldott sótartalom csökkenését eredményezi; a hűtőberendezés hőátadási hatásfokának fenntartása mellett a lágyításhoz felhasznált vegyi anyagok kisebb volumenű felhasználása, a savazással történő karbantartás gyakorisága csökken
Beruházás megvalósult, próbaüzem, monitoring folyamatban. A DE munkacsoportjának tagjai: Dr. Kovács Elza egyetemi docens Dr. Juhász Csaba egyetemi docens Dr. Pregun Csaba egyetemi adjunktus Bozsik Éva PhD hallgató Vállalati konzulens: Gebei Miklós műszaki vezető HU09-0015-A1-2013 e-mail: palyazat@gastor.hu